太空科学课（二十）——太空植物会“吐水”？

文/太空熊猫君

我国建造空间站的主要目的，是开展大规模的空间科学实验和技术验证，所以航天员们在空间站内除了给我们上课，主要工作还是做科研。今天，我们就来看看航天员们都做了哪些植物生长方面的科学研究吧！

其实，早在2016 年，我国航天员就已经开始在太空里种植植物了。当时，执行神舟十一号载人航天任务的景海鹏和陈冬就在“天宫二号”空间实验室里进行了蔬菜培养试验。为什么要在太空里种蔬菜呢？首先，从科学研究的角度来看，在太空里种菜，可以研究太空特殊环境对植物生长发育的影响。植物还可以通过光合作用吸收空间站内的二氧化碳，如果种的是蔬菜水果，自然还可以成为航天员的新鲜食材。空间站内多一些鲜活的绿色，航天员的心情也会更加愉悦。

可是，在太空中种菜并没有那么简单。我们知道，植物的生长需要适宜的温度、充足的光照，还需要水分、土壤和空气。在这些生长条件中，最难操控的就是水分。我们在地面种植植物，只需要定期向土壤中浇水就可以了，植物的根系会从土壤中吸取水分。可太空是微重力环境，水分并不会像地面上那样渗入土中，反而会聚在一起。这就会导致植物要么因根部水分过多缺氧而死，要么很难吸收到水分，最终枯萎。

要如何解决这个问题呢？科学家进行了大量的科学研究，最终采用了利用人工基质的方法，也就是尝试在岩棉、蛭（zhì）石、蒙脱石、Profile 颗粒土、人工烧结的陶粒等材料中种植植物，并研发对应的水分养分供应系统，来保障植物的生长需求。

在“天宫二号”中，航天员成功地开展了生菜培养实验，这也是我国首次在太空人工栽培蔬菜。你是不是很想知道，太空里种的生菜好吃吗？第一次种的太空生菜，航天员并没有直接食用，而是采样带回了地面，让专业的生物学家进行了生物安全性检测。不过，这个没吃上自己栽培的太空蔬菜的小小遗憾很快就被弥补。6年之后，陈冬再次执行神舟十四号飞行任务，在中国空间站里吃到了太空生菜！至于味道嘛，之后有机会你可以去采访航天员哟。

◎空间站里的生菜与小麦

除了生菜，神舟十四号航天员还种植了小麦、水稻、拟南芥、番茄等20 多种植物，用以验证新型栽培基质的空间植物培养技术。为了更好地让地面上的同学了解植物生长的特性，神舟十四号航天员与地面学生一起播种了拟南芥。2022 年9 月9 日，来自北京、湖北、云南等全国13 个省市30 余所学校的学生参与到拟南芥“从种子到种子”的全生命周期实验中，对拟南芥的生长进行了观测记录，并与航天员的记录进行对比。到了10 月12 日天宫课堂上课这一天，同学们都把自己种植的拟南芥带到了地面课堂。云南省大理州的同学作为学生代表，向航天员汇报了对照组野生型和实验组早开花型两类拟南芥种子的生长情况。

太空中的拟南芥长得如何呢？接下来，陈冬就为我们展示了空间站里的科学实验操作——采集拟南芥样本。只见陈冬戴上一个混合现实眼镜（MR 眼镜），通过它，不仅航天员可以更轻松、更高效地开展科研工作，我们也可以看到和航天员眼中一样的画面。通过混合现实眼镜传来的画面，我们看到了陈冬提前转移到科学手套箱里的拟南芥。而航天员利用语音口令，可以让混合现实眼镜拍摄实时画面并且发送给地面的科学家，果真是十分方便呢！随后陈冬使用小剪刀剪下拟南芥样本，并把它放入冻存管中。这些冻存管后续会放到科学手套箱下方的零下八十摄氏度的存储区，等到返回地面之后再交给科学家来进行研究。

◎陈冬戴上MR眼镜到科学手套箱里采集拟南芥样本

在空间站的生命生态实验柜里，除了拟南芥，还种植着水稻。刘洋为我们展示了太空水稻培育成果：在一个透明的生长盒里，高秆和矮秆两种水稻长势良好。

为什么航天员会选择种植拟南芥和水稻呢？这是因为这两种植物非常具有代表性。拟南芥代表双子叶、长日、十字花科植物，很多蔬菜比如青菜、油菜等都属于十字花科。而水稻代表单子叶、短日、禾本科植物，很多粮食类作物比如小麦、玉米等都属于禾本科。了解拟南芥和水稻的特性，我们就可以大致了解十字花科植物和禾本科植物在太空中的生长特点了。

航天员为我们展示了水稻的“吐水”现象。“在刚刚萌发的水稻叶尖上，出现了一个晶莹的小水滴，并且小水滴会越变越大，直到贴到生长盒的壁上。”刘洋向我们介绍道。水稻为什么会“吐水”呢？原来，当没有受伤的植物处在水分充足、空气潮湿的环境中，叶片尖端或边缘就会出现液体外泌的现象。这是因为植物在晚上会关闭叶片上的气孔，进而减少水分的蒸发，但是如果水分充足，根系依然会猛烈地吸水，这导致植物体内吸入的水分比蒸发消耗的还要多，多余的水分就会从叶尖或者叶子边缘的气孔排出，形成“吐水”现象。这个现象在地面上也可以观察到。

这时，刘洋给同学们出了一道思考题：是空间站上的水稻“吐”出的水珠大，还是地面上的水稻“吐”出的水珠大？为什么？

关于这个问题，你知道答案吗？

空间站中非常重要的环境特点就是微重力，即便我们在地面上为水稻提供和空间站生命生态实验柜一模一样的设备，由于重力的存在，水稻内的水分仍很难被毛细作用“拉”到叶片的边缘，而且一旦水稻“吐”出来的水聚成水滴，就会掉落下来，所以地面上是很难形成比空间站上更大的水滴的。

接下来“天宫课堂”进入互动提问时间，这一次同学们又提出了哪些有趣的问题呢？太空熊猫君下期讲给你听。

◎刘洋展示太空中的水稻